DE99667C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

. KLASSE 74: Signalwesen.

DAVID PORTER HEAP in TOMPKINSVILLE (Richmond County, V. St. Α.).

Patentirt im Deutschen Reiche vom 15. September 1897 ab.

Als Schall weiser (Topophone) bezeichnet man bekanntlich Instrumente, durch welche Schiffe in den Stand gesetzt werden, ihre Bewegungsrichtung mit Rücksicht auf gefahrbringende Gegenstände, wie andere Schiffe, Eisberge, die Küste, oder andere Hindernisse ihrer ungefährdeten Bewegung zu ändern und dadurch den Zusammenstofs mit diesen Gegenständen zu vermeiden. Mit Hülfe dieses Instrumentes lä'fst sich nämlich die Richtung des mehr oder weniger entfernten Ortes der Entstehung oder der Reflexion eines Schalles so schnell bestimmen, dafs das Schiff erforderlichenfalls der¹ Gefahr, welche die Schallquelle bieten mag, ausweichen kann. Der Nutzen dieses Instrumentes tritt besonders bei seiner Anwendung als Hülfsmittel der Schifffahrt zu Tage, indem dasselbe dazu verwendet wird, Geräusche zu entdecken und die Richtung zu bestimmen, in welcher sich vom Schiffe aus die Quelle des Geräusches befindet, wenn diese Quelle nicht sichtbar ist, also z. B. in der Nacht oder während eines Nebels oder wegen zu grofser Entfernung. Doch kann das Instrument auch im Kriege Dienste leisten, wenn die Richtung bestimmt werden "soll, aus der eine nicht sichtbare Truppe heranmarschirt oder in welcher sich eine versteckt liegende Batterie befindet.

Die neue Erfindung besteht in einem Schallweiser, der nicht nur empfindlich ist, also ein grofses Schallentdeckungsvermögen besitzt, sondern auch bei verminderter Bewegung eine grofse Genauigkeit in der Bestimmung der Schallrichtung zeigt. Es läfst sich mit dem neuen Schallweiser schnell und sicher jeder von einem Horn, einer Glocke, einer Pfeife, einer Kanone, einem Trupp Soldaten u. s. w. herrührende Schall, sowie jeder von einem Gegenstande reflecürte Schall entdecken und auf akustischem Wege hinsichtlich seiner Richtung bestimmen. Ein Schiff vermag mit Hülfe dieses Instrumentes rechtzeitig seinen Kurs zu ändern und dadurch Collision zu vermeiden; ebenso können die mit ihm gewonnenen Feststellungen dazu dienen, einen Ueberfall rechtzeitig zu entdecken und sicher abzuwehren. Auch können entfernte akustische Signale sicher gehört und verstanden werden.

Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen eine Ausführungsform eines derartigen Schallweisers. Fig. ι zeigt eine Ansicht des Instrumentes von hinten. Dasselbe ist auf einem Halter montirt, mittelst dessen es von dem Beobachter getragen und bewegt wird. Fig. 2 ist ein Grundrifs,-in welchem parallele punktirte Linien die Richtung der Schallwellen andeuten. Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch das Instrument in gröfserem Mafsstabe. Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Schallweisers.

Die wesentlichen kennzeichnenden Merkmale des Schallweisers sind zwei akustische Empfänger, deren Mündungen ungefähr entgegengesetzt gerichtet und dadurch unfähig sind, gleichzeitig in dieselbe Richtung zu zeigen oder in diejenige des schallerzeugenden Gegenstandes, dessen Lage der Richtung nach bestimmt werden soll. Die beiden Empfänger sind mit Schallleitern versehen, welche den

Schall den Ohren des Beobachters zuführen. Die Empfänger B und C sind ihrer allgemeinen Bauart nach von konischer Form, wobei ihre sich verjüngenden Stiele annähernd rechtwinklig zu den Mündungstheilen gekrümmt sind, so dafs die Empfänger sich bequem über dem Kopfe des Beobachters tragen lassen und gewöhnlich mit ihren Mündungen in ungefähr diametral entgegengesetzte Richtungen und rechtwinklig zur Sehlinie des Beobachters zeigen. Die hinteren verjüngten Stiele oder Enden der Empfänger sind mit den Ohren des Beobachters durch Leitungsrohre 22, 23 und geeignete Hörbecher verbunden, wobei alle Theile in ein geeignetes Gestell gefafst sind, so dafs sich das Instrument in Bezug auf die Schallquelle drehen läfst. Diese Schallempfänger sind als zwei getrennte Glieder gebaut, welche in der 'beschriebenen gegenseitigen Lage, so weit das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 4 in Betracht kommt, durch Schellen 40, 50 zusammengehalten und mit dem Kopfe H eines stabförmigen Halters S verbunden werden. Dieser Halter kann lediglich von Hand in Bewegung gesetzt werden, oder man mag ihn durch irgend eine Unterlage unterstützen und durch eine zweckentsprechende Vorrichtung in Schwingung versetzen. Obwohl nicht unbedingt erforderlich für die gehörige Bethätigung des Instrumentes, weil die äufseren Seiten der Empfängertrichter dieselbe Wirkung ausüben, wie später noch besonders veranschaulicht werden soll, so ist es doch wünschenswerth, die beiden Empfänger mit einem Schutz oder Deflector D auszurüsten, der sie zu Zeiten so bedeckt, dafs die Schallwellen gänzlich oder zum Theil von beiden oder von einem von beiden abgelenkt werden. In Fig. 1 bis 4 ist dieser Schutz als vor den Empfängern und dicht an ihren äufseren Seiten angeordnet dargestellt, so dafs sie mindestens gänzlich von ihm bedeckt sind, obgleich es besser ist, wenn der Schutz oder Deflector D etwas über die Mündungen oder offenen Enden der Schallempfänger hinausragt. Der Schutz D ist demjenigen nach Zweck und Anordnung verwandt, welcher in der Patentschrift Nr. 97229 beschrieben ist; er ist in dem gezeichneten Beispiel leicht gekrümmt. Dies ist wünschenswerth, insofern eine solche Form der Ablenkung der Schallwellen, welche von der Einwirkung auf das Instrument abzuhalten sind, förderlich ist; doch kann dieser Ablenkungsschutz auch gerade sein. Die Befestigung des Schutzes an den Empfängern kann in jeder beliebigen Weise geschehen, z. B. durch die Fingerstücke 2, 3.

Die Befestigung der Empfänger auf einem Halter S ist zwar die bequemste Art, um diese oberhalb des Kopfes des Beobachters zu unterstützen, doch läfst sich das Instrument auch auf mancherlei andere Weise montiren. So kann man es mit einem Dreifufs oder einem sonstigen Ständer unterstützen, so zwar, dafs es gelenkig auf demselben bewegt werden kann, während seine Schallempfänger B C mittelst geeigneter Verbindungen (Rohre 22, 23) an Hörbecher angeschlossen sind. Noch andere Unterstützungsarten der Empfänger sind möglich, bei denen diese bezw. mit dem rechten . und linken Ohr des Beobachters verbunden werden können und sich doch bequem mit Bezug auf die Schallrichtung bewegen lassen, so dafs die Vortheile der neuen Erfindung ebenfalls erreicht werden.

In Fig. 5 bis 8 sind andere Ausführungsformen des Instrumentes dargestellt, denen das gemeinsam ist, dafs sie keinen Schutz auf der Vorderseite besitzen. Diese Weglassung des Schutzes rechtfertigt sich dadurch, dafs bei einigen Bauarten des Instrumentes die Seitentheile selbst als Schulz wirken, wie besonders in Fig. 6 ersichtlich ist. Aber auch bei der Bauart nach Fig. 5 wird für viele Gebrauchszwecke ein genügender Erfolg erreicht, wenn zugleich die weiter unten zu erläuternden sonstigen Schutzvorkehrungen gegen die störende Wirkung der an dem Instrument vorbeigehenden oder sonstwie den Beobachter erreichenden Schallwellen getroffen werden. Dabei ist es für die meisten, wenn nicht für alle Anwendungen nicht einmal erforderlich, dafs die Empfänger an ihrer Mündung mit dem in Fig. 5 dargestellten erweiterten Rande versehen sind.

Die zwei in Fig. 6 und 7 sowie in Fig. 8 dargestellten Ausführungsformen des Schallweisers sind von denen nach Fig. 1 bis 5 zwar bezüglich der Form und der gegenseitigen Anordnung der Empfänger verschieden, doch zeigen auch bei ihnen diese Empfänger nach entgegengesetzten Richtungen.

Bei dem besonderen Gebrauch des Instrumentes auf Schiffen oder unter ähnlichen.Umständen, mag sich dabei der Beobachter in einem Häuschen oder im Freien befinden, ist es wichtig, seine Ohren vor fremden, aus der nächsten Umgebung stammenden Geräuschen dadurch zu schützen, dafs man den Kopf des Beobachters mit einer den Schall schlecht leitenden Kappe bedeckt, so dafs die erwähnten Geräusche nicht durch das Auftreffen der Schallwellen auf den Körper des Beobachters oder die seinen Ohren zunächst gelegenen Theile desselben hörbar werden.

Eine derartige zugleich als Träger für die Hörbecher dienende Kappe ist durch das Patent Nr. 96417 geschützt. Der dort gegebenen Beschreibung ist hier nur hinzuzufügen, dafs eine derartige Kappe zweckmäfsig so weit vergröfsert wird, dafs sie mehr noch, als in jener Patentschrift angegeben, das Ge-

sieht des Beobachters bedeckt, und dafs sie auch zweckmä'fsig nach abwärts sich an einen den Rumpf des Beobachters mehr oder weniger gegen Schallzuleitung schützenden Umhang anschliefst. Natürlich können die Umhüllungen, welche den Rumpf gegen die Zuleitung von Schallwellen schützen, beliebig mit der Kappe verbunden werden oder auch eine besondere Kappe vorstellen, welche an derjenigen des Kopfes befestigt wird oder von ihr unabhängig bleibt, im letzteren Falle aber sich so rücken läfst, dafs sie an die Kopfkappe dicht anschliefst, um einen möglichst grofsen Theil des Körpers des Beobachters zu beschützen.

Da eine Isolirung des Instrumentes gegen die Zuleitung anderer Schallwellen als derjenigen, welche in die Empfängermündungen eintreten, zur Erzielung eines guten Ergebnisses wesentlich ist, besonders wenn der schallerzeugende Gegenstand sich in grofser Entfernung befindet, oder es sich um einen sehr schwachen Schall handelt, so ist es wichtig, dafs das Instrument selbst gegen die Uebertragung sowohl der störenden Geräusche als auch des zu beobachtenden Schalles geschützt werde. Diese Forderung wird zum Theil schon durch die in der Patentschrift Nr. 97229 beschriebene Anordnung zur Isolirung verwirklicht. Es hat sich indessen beim praktischen Gebrauch herausgestellt, dafs, aus welchem Stoff auch die akustischen Empfänger bestehen mögen, sie zur Erreichung der höchsten Wirkungsfähigkeit dadurch nichtleitend gemacht werden sollten, dafs man ihnen irgend welche den Schall nichtleitende Stoffe einfügt. Mit anderen Worten, sie sollten unfähig gemacht werden, durch ihre Wände Schallwellen zu übertragen, welche auf ihre Aufsenflächen auftreffen. Dies erreicht man am vortheilhaftesten, indem'man sie aus nichtschallleitendem Stoffe, z. B. Holzfaser, herstellt, welcher, wenn dicht genug, sich selbst tragen mag, obwohl man immer vorziehen wird, zur sicheren Unterstützung metallene Theile anzuwenden. Auf eine andere Weise gelangt man zu demselben Ergebnifs, indem . man die Empfänger mit doppelten Wänden construirt, um einen Zwischenraum zwischen ihnen vorzusehen, und indem man alsdann in diesen Zwischenraum einen nichtschallleitenden Stoff einbringt. Diesem Verfahren entspricht die Darstellung in Fig. 3, wo der zwischen den Doppelwänden der Empfänger vorgesehene Raum ausgefüllt oder ausgestopft ist mit einem nichtschallleitenden Stoffe.

Die Gebrauchsweise des neuen Schallweisers mag mit besonderer Bezugnahme auf die FigV 1 bis 4 erläutert werden. Es ist offenbar, dafs, wenn man den Schallweiser mit den Seitenwänden seiner beiden akustischen Empfänger in die Schallrichtung hält, wie in Fig. 2 angedeutet ist, die in dieser Figur durch die. punktirten Linien angedeuteten Wellen, mag vor den Empfängern sich ein Schutz D befinden oder nicht, an den offenen Mündungen der Empfänger vorbeischwingen werden, ohne in dieselben einzutreten.

Wenn das Instrument nicht völlig genau in die Schallrichtung gedreht ist, sondern nur etwa so, wie die punktirten Linien in Fig. 2 es andeuten, so werden einige W^Tellen in den Empfänger jB gelangen und aus diesem in das linke Ohr des Beobachters. Daraus vermag der letztere zu schliefsen, dafs die Schallquelle sich auf seiner linken Seite befindet. Wenn er dann das Instrument nach links dreht, bis er den Schall in seinem rechten Ohr hört, so hat er dadurch den Winkel bestimmt, innerhalb dessen der schallerzeugende Gegenstand sich befinden mufs. Er kennt alsdann bereits die ungefähre Richtung, in welcher dieser Gegenstand liegt. Indem er alsdann die beiden Empfänger hin- und herschwingt, so dafs er abwechselnd den Schall in dem einen oder anderen Ohr hört, wird er den Schwingungswinkel bald zu vermindern im Stande sein und genau genug die Richtungslinie zu bestimmen vermögen, welche diesen Schwingungswinkel halbirt und in welcher sich der schallerzeugende Gegenstand befindet.

Bei dem neuen Schallweiser ist die Schwingungsweite, welche man zur Bestimmung der Schallrichtung einhalten mufs, auf einen sehr kleinen Winkel herabgesetzt, wodurch eine ebenso schnelle als sichere Bestimmung der Schaürichtung ermöglicht wird.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein Schallweiser mit zwei akustischen Empfängern,' deren jeder mit einem Ohr des Beobachters in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dafs die Mündungen derEmpfänger nach entgegengesetzten Richtungen zeigen und auf ihrer Vorderseite mit einem Schutz (D) zur Abhaltung der Schallwellen von den Mündungen versehen sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.